Om ett barn hoppar in i en slå samman och det finns ingen i närheten som kan se det, gör det ett stänk? Självklart gör det det. Stänket är belöningen för hoppet. Barn skulle inte springa runt poolen, gå tillbaka längre och längre för att få och öva på det perfekt hoppa om varje ingång möttes av en slapp klunk. Poolhoppare överallt lever för vattnets utbrott. Det är spänningen, man. Och kanonkulan är kung för att trolla fram det bästa plask vid poolen.
Har du någonsin undrat varför? Tja, ibland krävs det en MIT-professor för att förklara saker som vi alla lär oss vid fem års ålder, så John Bush, en professor i tillämpad matematik vid MIT och en självbeskriven vätskedynamik, tog tid från att göra det som förmodligen var en del viktiga och intellektuellt produktiva saker för att förklara varför kanonkulor är - och det här känns som en teknisk term - så stänkande liksom hur man gör det bästa ett.
flickr / Jlhopgood
Först en lektion. Det finns fyra primära mekaniska koncept som interagerar med varandra när du ser någon hoppa i poolen: gravitation, formmotstånd, flytande tröghet och, vad gäller kanonkulor, Worthington jet.
Form Dra: "När ett stort föremål rör sig genom en vätska får du ett motstånd, som kallas ett formdrag," säger Bush. Förändringen i densitet genom vilken ett föremål passerar är också mycket relevant i detta fall, eftersom förändringen av att passera genom luften till vatten skapar stötar.
Vätsketröghet: Kroppen som träffar vattnet bekämpar vattnets motstånd, eller dess flytande tröghet. "Du får i princip en tryck som motstår din rörelse, vilket är proportionellt mot din hastighet, i kvadrat och vattnets densitet," Bush säger. Detta koncept spelar också en roll för att hoppa över stenar och vissa ödlors förmåga att springa över vatten.
Worthington Jet: När du tappar en sfär till en vätska det skapar ett hål i vattnet, och vattnet som sköts åt sidan rusar sedan tillbaka för att fylla i det hålet. "I grund och botten, när du träffar ytan, tränger du undan vatten," säger Bush. "Du lämnar ett hålrum bakom dig, och det är hålrummets kollaps som orsakar stänket", säger Bush.
Tänk på olympiska högdykare vars mål är att skapa det minsta stänk de kan. Anledningen, i vätskemekanikens terminologi, till att de så ökänt försöker komma in i vattnet så rakt upp och ner som möjligt är att tränga undan så lite vatten som möjligt.
"Vilket verkligen är en indikator på hur mycket kraft du utsätter dig för under påverkan", säger Bush.
Allvar: Ju längre du faller, desto snabbare färdas du när du träffar vattnet (bortse från begreppet sluthastighet, som helst inte kommer att spela din lokala pool).
"När du går högre går du snabbare så effekten blir högre", säger Bush.
Så sammanfattningsvis: En kanonhoppare accelererar genom luften när de går ner tills de träffar det lugna vattnet. De tappar sedan kraft medan de faller under ytan; under bråkdelar av en sekund finns ett ihåligt utrymme ovanför dem i vattnet, som vattnet naturligt rusar in för att fylla, vilket leder till ett vertikalt stänk – och för dessa ändamål helst ett stort.
flickr / Loren Kerns
Så varför kanonkulor?
Hopp efter hopp, säger Bush, din bästa insats för att konsekvent förskjuta mest vatten är kanonkulan. Varför? Fysik, förstås. Bygeln kommer vanligtvis att presentera den mest utsatta ytan för vattnet samtidigt som den maximerar nedstigningsdjupet i vattnet.
Naturligtvis är inte alla kanonkulor skapade lika. Små barn vet detta redan - ju större bygel, desto större stänk. Varför? "Volymen som förskjuts kommer att vara proportionell mot din storlek", säger Bush. Det är därför en kanonkula avrättad av en mager 8-åring kommer att blekna i jämförelse med ett tekniskt felfritt dyk av till exempel en sumobrottare - eller bara en husky 8-åring.
Vad sägs om en belly flopp eller jackknife?
Förespråkare för magplask utan tvekan gråta fult på allt ovanstående. Deras torterade magar protesterar ödmjukt mot att en platt stöt är det stänkigaste av alla alternativ. De kan ha delvis rätt, säger Bush, eftersom magflops kommer att skapa en större horisontell spray än kanonkulan. "Helt enkelt för att du maximerar den exponerade [ytan] på det sättet", säger Bush. Men magfloppens vertikala stänkbana kommer att vara mycket lägre än kanonkulan, säger Bush, vilket gör den inte idealisk för att vinna stänktävlingar. "Och, naturligtvis, det kommer att göra ont som fan."
Medan han hävdar att kanonkulan är det mest konsekventa hoppet för att skapa mest plask, tillåter Bush att jackkniv erbjuder en spännande kombination av djup och vattenförskjutning som kombinerar de bästa delarna av kanonkulan och magfloppen, vilket leder till både vertikala och horisontella stänk när det görs på rätt sätt.
flickr / Tim Pierce
"Där får du ett slags knasigt stänk, det är asymmetriskt", säger Bush. Det ena förlängda benet kan skapa en djupare hålighet än en kanonkula. Lägg till det den ofta ojämna vinkeln för dykaren i en jackkniv (vilket leder till en sekvens av stötar med häl-rumpa), så har du några andra ekvationer i spel. "Naturligtvis, om du går in i sidled, finns det ett slags lateralt stänk bara från... din horisontella tröghet som avleder vätska i en horisontell form."
Kan en korrekt utförd jackkniv skapa ett större stänk än en kanonkula? Det är en vetenskapligt intressant fråga, säger Bush och ber om ytterligare undersökning med höghastighetsfotografering, en simbassäng och en villig testperson.
"Det skulle vara en kul grej att göra," säger han.
